МРС Фізичні основи електрокардіографії

Міністерство охорони здоров’я України

Вищий державний навчальний заклад України

"Українська медична стоматологічна академія"

"Затверджено"

на засіданні кафедри

медичної інформатики,

медичної і біологічної фізики

В.о. завідувача кафедри

доцент__________ Сілкова О.В.

«27» серпня 2015 р.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ

ПІД ЧАС ПІДГОТОВКИ ДО ПРАКТИЧНОГО (СЕМІНАРСЬКОГО) ЗАНЯТТЯ

Навчальна дисципліна	Медична і біологічна фізика
Модуль №2	Основи медичної фізики
Змістовний модуль	Електродинаміка, її медичне застосування. Основи медичної апаратури.
Тема заняття	Фізичні основи електрокардіографії.
Курс	І,ІІ
Факультет	Медичний №1,2, Стоматологічний

Полтава – 2015

1. Актуальність теми.

В науці вже давно відомі пасивні електричні властивості тканин і органів живого організму, а також властивості, котрі виникають під дією постійних та змінних електричних полів. Але як з’ясувалося самі живі організми є активними генераторами електричних потенціалів, котрі називаються біопотенціалами.

Явища генерації та передачі потенціалів забезпечують збудження клітин, регуляцію внутрішньоклітинних процесів, роботу нервової системи, регуляцію м’язового скорочення, тобто лежать як в основі діяльності окремих органів, так і узгодженої дії організму в цілому. Саме цьому біопотенціали дуже тонко відбивають функціональний стан тканин та органів у нормі та при захворюванні, і тому їх реєстрація та адекватний аналіз мають найважливіші значення для діагностки різноманітних захворювань.

2. Конкретні цілі.

Аналізувати фізичні процеси, що відбуваються при збудженні серцевого м’язу.

Пояснювати механізм виникнення біопотенціалів серця.

Трактувати генез електрокардіограми на підставі аналізу основних концепцій електрокардіографії

3. Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми (міждисциплінарна інтеграція):

   Назви попередніх дисциплін		Отримані навички
   1. фізика 2. математика 3. анаиомія	Малювати електричні схеми Розраховувати значення величин Описувати будову серця

4. Завдання для самостійної роботи під час підготовки до заняття.

1. перелік основних термінів, параметрів,характеристик, які повинен засвоїти студент при підготовці до заняття:

   № п/п	Термін	Визначення
   1	Електрод
   2	Датчик
   3	ЕКГ
   4	ВЕК

2. Теоретичні питання до заняття:

1. У якому порядку проходить самозбудження в серцевому м’язі?

2. Чим пояснюється виникнення електричного потенціалу в серцевому м’язі?

3. Чому серце розглядають як електричний диполь?

4. Яка методика зняття кардіограми?

5. Що відображається на кардіограмі?

3. Практичні роботи (завдання), які виконуються на занятті:

- оволодіти технікою розв’язку типових задач;

- набути навичок розв’язування задач;

- вміти застосовувати отримані знання в нестандартних ситуаціях.

4. Зміст теми:

Комплекс методiв вивчення органiв на основi реєстрацiї бiопотенцiалiв у процесi їх функцiонування має назву електрографiя. У залежностi вiд того, який орган вивчається, електрограми подiляються на електрокардiограми (серце), електроенцефалограми (головний мозок), електромiограми (нервовi стволи i м'язи), електроретинограми (сiткiвка ока) i т.д.

У медичній практиці найбільше розповсюдження має вивчення електричної активностi серця – ЕКГ. Повний опис розподiлу мембранних потенцiалiв у кожнiй клiтинi серця та змiн цих потенцiалiв у процесi серцевого скорочення неможливий. В зв'язку з цим теорiя ЕКГ, основи якої були закладенi ще на початку двадцятого столiття Ейнтховеном, базується на тому, що серце, як генератор струму, уподiбнюється струмовому електричному диполю – системi iз джерела та стоку електричного струму, розташованих на невеликiй вiдстанi (мал.1).

Головним параметром такого диполя є електричний дипольний момент , який дорiвнює добутку величини струму на вектор , що з'єднує джерело та стік.

Електричне поле такої системи має повний математичний опис, важливим моментом якого є те, що рiзниця потенцiалiв мiж двома точками, якi знаходяться на рiвнiй вiдстанi вiд диполя в однорiдному електропровiдному середовищi, що оточує диполь, пропорцiйна проекцiї дипольного моменту на пряму, яка з'єднує цi точки. Ейнтховен запропонував вимірювати різницю потенціалів на тiлi людини мiж двома з трьох точок, якi є вершинами рiвностороннього трикутника, у центрi якого знаходиться струмовий електричний диполь, тобто серце (мал.1).

На практиці різниця потенціалів вимірюються мiж лiвою (л.р.) i правою руками (п.р.) – 1 вiдведення, мiж лiвою ногою (л.н.) i правою рукою (п.р.) – 2 вiдведення, мiж лiвою ногою (л.н.) i лiвою рукою (л.р.) – 3 вiдведення. Приймається, що руки та ноги є провiдниками, якi вiдводять потенцiали вiд вершин трикутника Ейнтховена. Таким чином, одночасно вимiрюючи рiзницi потенцiалiв принаймні у двох вiдведеннях, можливо прослiдкувати поведiнку вектора в процесi серцевого скорочення. На малюнку 2 показана електрокардiограма в другому вiдведеннi (в нормi).

Три петлі P, QRS i T, якi описує кiнець вектора (мал. 3) за одне серцеве скорочення та якi вiдповiдають пiкам P, Q, R, S i T на кардiограмi.

Три розглянутi вiдведення не дають вичерпної інформації про роботу серця, тому що не враховують можливi виходи вектора з фронтальної площини. У клiнiчнiй практицi використовують 12 вiдведень ЕКГ: 3 стандартних, 3 пiдсилених вiдведення вiд кiнцiвок i 6 грудних вiдведень. Цих вiдведень цiлком достатньо, для того, щоб по змiнам виду ЕКГ iдентифiкувати рiзноманiтнi аритмії, порушення збудливості серця, гiпертрофiю шлуночкiв i передсердь, ішемічну хворобу, а також не тiльки дiагностувати таке тяжке захворювання, як iнфаркт мiокарда, а й установити його локалiзацiю в серцi. Для науково – дослiдницьких робiт застосовують комп'ютеризованi електрокардiографи, якi дозволяють одночасно реєструвати декiлька десяткiв вiдведень, що дає можливiсть повнiстю визначити поведiнку вектора у просторі.

4. Матеріали для самоконтролю:

А. Завдання для самоконтролю:

1. Водій ритму серцевих скорочень знаходиться в:

   1. атріовентрикулярному вузлі;

   2. сино-атріальному вузлі;

   3. пучку Гіса;

   4. вузлі Кіса-Флека.

2. Загальноприйнята програма повного ЕКГ дослідження включає:

   1. три стандартні відведення;

   2. відведення за Небом;

   3. три підсилені однополюсні відведення від кінцівок;

   4. шість грудних однополюсних відведень.

3. QRS комплекс кардіограми відповідає процесу:

   1. збудження передсердь;

   2. деполяризації шлуночків;

   3. реполяризації шлуночків;

   4. деполяризації передсердь.

4. Трансмембранний потенціал спокою клітини міокарда в нормі складає:

   1. + 30мВ;

   2. – 30мВ;

   3. + 90мВ;

   4. – 90мВ.

5. На початку процесу збудження клітини (нульова фаза):

   1. підвищується проникність ділянки для іонів Na⁺;

   2. підвищується проникність ділянки для іонів Mg⁺;

   3. підвищується проникність ділянки для іонів K⁺;

   4. підвищується проникність ділянки для іонівCl^–.

6. Сегмент P-Q кардіограми:

   1. називається електричною систолою серця;

   2. відповідає періоду повного охоплення збудженням міокарда обох шлуночків;

   3. відповідає періоду рівномірного охоплення збудженням передсердь і проведення його по АВ-вузлу, передсердієво-шлуночковому пучку, по його ніжкам та волокнамПуркіньє;

   4. відображує затримку електричного імпульсу в АВ-вузлі.

7. Електрограма – це :

   1. залежність від часу різниці потенціалів, яка виникає при проходженні електричного струму через певну ділянку живої тканини;

   2. залежність від часу різниці потенціалів, яка виникає при функціонуванні певного органу;

   3. залежність від часу електропровідності живої тканини, яка змінюється внаслідок кровонаповнення;

   4. залежність від часу різниці потенціалів, яка виникає при функціонуванні певної тканини;

Б. Задачі для самоконтролю:

Задача 2.1. Знайдіть величину потенціалу точки електричного поля диполя (, ) яка знаходиться від центра диполя на відстані . Кут між електричним вектором диполя і радіус-вектором дорівнює . Навколишнє середовище – дистильована вода.

Задача 2.2. Розрахувати ЧСС за інтервалом R-R , якщо відомо, що на кардіограмі знятій при швидкості руху стрічки середнє значення довжини для шести різних інтервалів складає .

Задача 2.3. У першому стандартному відведенні висота зубця R на кардіограмі . Розрахувати амплітуду зубця , якщо висота калібрувального імпульсу становить .

4. Література:

Основна:

1. Лабораторний практикум з біофізики/ Доценко В.І. та ін. – Полтава 2003. – С.

2. Практичний курс по загальній фізіології і біофізиці. – Полтава, 1992. – С. 28-43.

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: 1987. – §13.1-§13.6.

4. Чалий О.В. та ін. Медична і біологічна фізика. Т.2 – К.: ВІПОЛ, 1999.

Додаткова:

1. Губанов Н.И., Утепбергенов А.А. Медична біофізика. – М.: Медицина, 1978. – С. 124-167.

2. Ємчик Л., Кліт Я. Медична біофізика. – Львів, 1998. – С. 39-51.

3. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика. – Харьков: изд. НФАУ, 2003. – 704с.